車(chē)載GPS/GPRS/CDMA系統(tǒng)新方案

在長(zhǎng)途班車(chē)、旅游客車(chē)、危險(xiǎn)品運(yùn)輸車(chē)輛上安裝車(chē)載GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)后，通過(guò)中心監(jiān)控系統(tǒng)可以對(duì)車(chē)輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)管理部門(mén)監(jiān)督駕駛員超速行車(chē)、疲勞駕駛、提高運(yùn)輸生產(chǎn)組織水平等具有積極的輔助管理作用；同時(shí)監(jiān)控中心可對(duì)與正處于超速、拋錨等情況的長(zhǎng)途營(yíng)運(yùn)車(chē)實(shí)施報(bào)警功能，從而降低交通事故的發(fā)生率，提高運(yùn)輸安全生產(chǎn)具有積極的意義。目前車(chē)載GPS系統(tǒng)已被相關(guān)管理部門(mén)和企業(yè)所認(rèn)識(shí)并正在積極推廣應(yīng)用中。

龍人研究所是一家專(zhuān)業(yè)從事VOIP及無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信的高科技研究所，本所已經(jīng)向市場(chǎng)推出一系列GPRS無(wú)線(xiàn)通信產(chǎn)品，結(jié)合最新的車(chē)載GPS技術(shù)，推出了新一代全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)車(chē)載GPS監(jiān)控傳輸系統(tǒng)，創(chuàng)新地使用GPRS的TCP/IP數(shù)據(jù)通信加短信備份取代了過(guò)去完全靠短信來(lái)傳送數(shù)據(jù)的通信方式，具有較高的綜合性能價(jià)格比。

現(xiàn)有車(chē)載GPS短信系統(tǒng)分析

圖1 現(xiàn)有車(chē)載GPS短信系統(tǒng)示意圖

現(xiàn)有車(chē)載GPS短信系統(tǒng)通信主要采用GSM 短信方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，其典型應(yīng)用如下：

1. 現(xiàn)有GPS短信方案技術(shù)特點(diǎn)

• 車(chē)載GPS信息機(jī)對(duì)GPS設(shè)備實(shí)時(shí)采集的汽車(chē)的位置信息進(jìn)行收集和運(yùn)算處理。
• 車(chē)載GPS信息機(jī)對(duì)處理后的信息定時(shí)以短信發(fā)送給運(yùn)管監(jiān)控中心相應(yīng)的SP或者指定手機(jī)號(hào)碼。
• 運(yùn)管監(jiān)控中心通過(guò)SP或指定手機(jī)號(hào)碼接收相應(yīng)的車(chē)載GPS信息。
• 特殊情況下，運(yùn)管監(jiān)控中心通過(guò)SP 或指定手機(jī)號(hào)碼直接發(fā)送短信控制車(chē)載GPS系統(tǒng)，如告警或強(qiáng)制熄火等。

2. 現(xiàn)有GPS短信方案缺點(diǎn)

• 傳送時(shí)間不確定：因?yàn)槎绦挪捎眯诺烂顣r(shí)隙來(lái)傳送，沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的數(shù)據(jù)通道，所以在命令時(shí)隙出現(xiàn)繁忙時(shí)候就容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送延遲或丟失的情況。
• 信道容量有限：一條短信最多能傳送140 個(gè)有效字節(jié)，不能全面及時(shí)地反映車(chē)輛的實(shí)時(shí)信息。
• 通信費(fèi)用昂貴：基本按照收發(fā)的總條數(shù)來(lái)計(jì)算。
• 可擴(kuò)展性差：以SMS為主要通信鏈路，受鏈路帶寬的影響，無(wú)法進(jìn)一步擴(kuò)展將來(lái)的其它數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。如車(chē)輛運(yùn)行中的圖像監(jiān)控等。

盡管車(chē)載GPS監(jiān)控系統(tǒng)有利于交通部門(mén)實(shí)現(xiàn)交通管理智能化，但目前短信方式的綜合性能較差從而阻礙了該系統(tǒng)的全面推廣。

GPRS發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)分析

GPRS(General Packet Radio Service通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù))是在現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)上發(fā)展出來(lái)的一種新的分組交換數(shù)據(jù)應(yīng)用業(yè)務(wù)。GPRS是全球移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)向第三代移動(dòng)通信(3G)演進(jìn)的主流技術(shù)和重要里程碑，被稱(chēng)為2.5 代移動(dòng)通信。與傳統(tǒng)的GSM電路撥號(hào)交換相比，GPRS在資源利用效率、交換容量和性能上都有一個(gè)質(zhì)的飛躍。GPRS拋棄了傳統(tǒng)的獨(dú)占電路交換模式，采用分組交換技術(shù)，每個(gè)用戶(hù)可同時(shí)占用多個(gè)無(wú)線(xiàn)信道，同一無(wú)線(xiàn)信道又可以由多個(gè)用戶(hù)共享，有效地利用了信道資源，帶寬最高可達(dá)171.2Kb/s。目前中國(guó)移動(dòng)的GPRS覆蓋范圍在中心城市幾乎達(dá)到了100%，在邊遠(yuǎn)地區(qū)也達(dá)到了80%以上，實(shí)際應(yīng)用帶寬大約在20-40Kb/s，特別適合像金融交易、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)等行業(yè)各種中、低速率的突發(fā)通信需求，完全取代過(guò)去傳統(tǒng)的有線(xiàn)MODEM、X.25、數(shù)傳電臺(tái)、短信等通信方式。

GPRS采用TCP/IP 協(xié)議，非常容易和現(xiàn)有INTERNET 技術(shù)及應(yīng)用平臺(tái)整合，將使各種IP技術(shù)與服務(wù)同移動(dòng)通信技術(shù)相結(jié)合，為客戶(hù)提供各種高速高質(zhì)的移車(chē)載動(dòng)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)。

圖2 GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)

(1) 移動(dòng)通信：GPRS無(wú)線(xiàn)通信打破了過(guò)去有線(xiàn)通信的固定位置限制，可根據(jù)業(yè)務(wù)需要隨時(shí)增減數(shù)據(jù)傳輸點(diǎn)，極大地拓展了通信的領(lǐng)域。

(2) 費(fèi)用低廉：GPRS網(wǎng)絡(luò)按照客戶(hù)收發(fā)數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)流量來(lái)收費(fèi)，而不是采用SMS的按短信條數(shù)的方式收費(fèi)，極大地降低了通信使用費(fèi)用。以GPS監(jiān)控系統(tǒng)為例，同樣的一筆業(yè)務(wù)，其通信費(fèi)用約為過(guò)去的1/5~1/8，具有較強(qiáng)的成本競(jìng)爭(zhēng)能力和市場(chǎng)推廣性。目前中國(guó)移動(dòng)還推出了包年900.00元不計(jì)流量的優(yōu)惠政策。

(3) 永遠(yuǎn)在線(xiàn)：客戶(hù)隨時(shí)都與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系，即使沒(méi)有數(shù)據(jù)傳送時(shí),客戶(hù)仍然在網(wǎng)上與網(wǎng)絡(luò)之間還保持一種連接。

(4) 快速登錄：連接時(shí)間很快。GPRS無(wú)線(xiàn)終端一開(kāi)機(jī)，就已經(jīng)與GPRS網(wǎng)絡(luò)建立了連接，每次登錄網(wǎng)絡(luò)，只需要一個(gè)激活過(guò)程，一般僅需1到3秒。

(5) 高速傳輸：由于GPRS網(wǎng)絡(luò)采取了先進(jìn)的分組交換技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸最高理論值可達(dá)171.2kb/s。實(shí)際使用中一般能達(dá)到20～40 kb/s。

(6) 組網(wǎng)靈活：中國(guó)移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，可在全國(guó)漫游而不增加額外費(fèi)用，特別適合中小用戶(hù)以低成本方式在短時(shí)間內(nèi)組建自己的跨區(qū)域性數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。

(7) 信道保障：GPRS通信鏈路由中國(guó)移動(dòng)這樣的專(zhuān)業(yè)運(yùn)營(yíng)商維護(hù)，在出現(xiàn)通信鏈路中斷的情況下能得到及時(shí)搶修，免除通信鏈路維護(hù)的后顧之憂(yōu)。

(8) 防雷擊：GPRS采用小功率短天線(xiàn)，不需要室外架設(shè)大天線(xiàn)，克服了有線(xiàn)傳輸設(shè)備和無(wú)線(xiàn)電臺(tái)容易被雷擊而損壞和中斷通信的情況。

GPRS無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信產(chǎn)品簡(jiǎn)介

GPRS/CDMA專(zhuān)用數(shù)據(jù)終端是一款集數(shù)據(jù)采集、分析與處理功能，GPRSMODEM 傳輸功能和TCP/IP網(wǎng)絡(luò)功能于一體的新型無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。實(shí)現(xiàn)了完整的PPP協(xié)議及上層TCP/IP 協(xié)議，使非IP系統(tǒng)可以通過(guò)簡(jiǎn)單的串口通信實(shí)現(xiàn)Internet和Intranet接入。

圖3 GPRS/CDMA專(zhuān)用數(shù)據(jù)終端內(nèi)部功能示意圖

主要功能：

• 數(shù)據(jù)的分析與處理：可按業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采集設(shè)備要求進(jìn)行計(jì)算與處理；如GPS定位信息的加權(quán)平均計(jì)算等。
• 無(wú)線(xiàn)IP 傳輸功能：GPRS/CDMA專(zhuān)用數(shù)據(jù)終端內(nèi)嵌完整TCP/IP協(xié)議棧，可以將數(shù)據(jù)封裝成IP幀，然后通過(guò)無(wú)線(xiàn)模塊傳送到GPRS網(wǎng)絡(luò)上。而大多數(shù)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)終端設(shè)備（如GPS設(shè)備）一般不具有IP功能，通過(guò)GPRS/CDMA專(zhuān)用數(shù)據(jù)終端，能輕松聯(lián)網(wǎng)。
• 短信備份功能：利用GSM 網(wǎng)絡(luò)短信通道作為GPRS網(wǎng)絡(luò)鏈路的備份鏈路?？梢栽贕PRS網(wǎng)絡(luò)鏈路出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)切換到短消息備份鏈路，有效保證了關(guān)鍵信息的可靠傳輸。
• 管理界面友好：通過(guò)內(nèi)嵌的Web Server 進(jìn)行配置管理，非常直觀(guān)，操作簡(jiǎn)單、方便，支持遠(yuǎn)程維護(hù)，根據(jù)管理權(quán)限可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程配置、遠(yuǎn)程升級(jí)和重啟動(dòng)。

圖4 友好的產(chǎn)品配置界面

車(chē)載GPS系統(tǒng)GPRS新方案

深入分析現(xiàn)有車(chē)載GPS短信系統(tǒng)，我們認(rèn)為一種組網(wǎng)方便、性?xún)r(jià)比高、隨時(shí)在線(xiàn)的、穩(wěn)定的通信方式，可有效解決車(chē)載GPS監(jiān)控系統(tǒng)在通訊傳輸中龐大費(fèi)用等問(wèn)題，是車(chē)載GPS監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)輸行業(yè)中普遍推廣的必要手段。而現(xiàn)在中國(guó)移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)正是滿(mǎn)足這一需求的新興通信方式，同時(shí)以原有SMS為備份鏈路，完全可以保證GPS監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性與可靠性，同時(shí)在性能和價(jià)格方面均有質(zhì)的飛躍。其組網(wǎng)方式如下：

圖5 車(chē)載GPS系統(tǒng)GPRS新方案示意圖

1. 主要特點(diǎn)

通訊費(fèi)用低：車(chē)載GPS監(jiān)控系統(tǒng)的通信特點(diǎn)是具有突發(fā)性，但數(shù)據(jù)量小，對(duì)采用按流量計(jì)費(fèi)的GPRS非常有優(yōu)勢(shì)。以一次GPS信息傳輸為例，采用短消息方式最低費(fèi)用為0.10 元/條。而采用GPRS方式，費(fèi)用降低為1～2 分錢(qián)，降低了80%以上，非常具有成本優(yōu)勢(shì)。

• 數(shù)據(jù)傳輸效率高： GPRS是一種新型移動(dòng)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，給移動(dòng)用戶(hù)提供高速無(wú)線(xiàn)IP 服務(wù)。GPS設(shè)備采集的位置信息經(jīng)過(guò)分析處理后，封裝在IP報(bào)文中進(jìn)行傳輸，其最大數(shù)據(jù)傳輸效率>90%。
• 強(qiáng)有利的安全措施：GPRS網(wǎng)絡(luò)采用GSM 的多種物理信道加密方式，同時(shí)在應(yīng)用層，還提供中心專(zhuān)線(xiàn)接入、專(zhuān)用APN 等安全措施，可完全滿(mǎn)足運(yùn)輸管理系統(tǒng)對(duì)安全的擴(kuò)展性要求。
• 可擴(kuò)展性強(qiáng)：可根據(jù)將來(lái)業(yè)務(wù)的需要在GPRS上增加新的監(jiān)控內(nèi)容，如增加圖像傳送等等。
• 可選短信備份：在GPRS不通的情況下，可以通過(guò)傳統(tǒng)的短信備份方式來(lái)保證關(guān)鍵信息的傳送。

2. 數(shù)據(jù)中心簡(jiǎn)介

運(yùn)管監(jiān)控中心接入Internet。GPRS網(wǎng)絡(luò)通過(guò)移動(dòng)局GGSN 接入Internet，從而實(shí)現(xiàn)GPS監(jiān)控系統(tǒng)與數(shù)據(jù)中心的組網(wǎng)通信。

監(jiān)控中心可采用ADSL 或PSTN、專(zhuān)線(xiàn)等通信模式接通INTERNET。用戶(hù)可以根據(jù)需求及費(fèi)用問(wèn)題靈活選擇。

3. 車(chē)載GPS系統(tǒng)簡(jiǎn)介

車(chē)載GPS系統(tǒng)包括GPS定位儀及GPRS/CDMA專(zhuān)用數(shù)據(jù)終端。GPS定位儀與GPRS/CDMA專(zhuān)用數(shù)據(jù)終端間通過(guò)串口聯(lián)連。

• GPS儀器通過(guò)衛(wèi)星定位系統(tǒng)采集位置坐標(biāo)信息；
• GPS儀器將位置信息通過(guò)串口傳送到GPRS/CDMA專(zhuān)用數(shù)據(jù)終端；
• GPRS/CDMA專(zhuān)用數(shù)據(jù)終端 完成對(duì)坐標(biāo)信息的分析與處理；
• GPRS/CDMA專(zhuān)用數(shù)據(jù)終端 將處理后的串口數(shù)據(jù)以TCP/UDP 數(shù)據(jù)幀發(fā)送到GPRS網(wǎng)絡(luò)。

表1 車(chē)載GPS系統(tǒng)GPRS方案與其他方式對(duì)比表

綜上所述，我們認(rèn)為車(chē)載GPS系統(tǒng)GPRS新方案一定會(huì)在現(xiàn)在交通管理中逐漸推廣實(shí)現(xiàn)，并創(chuàng)造出良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。